專利名稱：一種環(huán)保型無鉻絕緣涂料的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種絕緣涂料，尤其涉及一種可用于無取向硅鋼的不含鉻元素的環(huán)保 型無鉻絕緣涂料。
背景技術：
無取向硅鋼片表面一般涂敷有絕緣涂層，該涂層應能提供高水平的層間電阻，使 得硅鋼片在沖片疊裝成定子材料后，定子的渦流損耗最小。硅鋼片的可制造性要求絕緣涂 層必須具有良好的附著性，以保證不會在沖片時從硅鋼片邊緣脫落，同時絕緣涂層在沖壓、 開槽或剪斷時不應過度粉化，以免堆積在進料輥或其它設備上，磨損用于沖壓或剪切疊片 的模具。傳統(tǒng)的絕緣涂層往往采用鉻酸鹽作為組分，而鉻酸鹽由于具有致癌性，在環(huán)保要 求日益苛刻的今天，其使用受到越來越嚴格的限制。近年來，無鉻絕緣涂層得以快速的發(fā)展，目前通常使用磷酸鹽代替鉻酸鹽。磷酸鹽 涂層可以提供優(yōu)良的絕緣性能和耐熱性，但是磷酸鹽中往往含有過量的殘余磷酸，因此容 易產生吸濕發(fā)粘現(xiàn)象(粘片性)，需要添加殘余磷酸的穩(wěn)定劑。例如歐洲專利EP1208166B1 采用100份磷酸二氫鋁，觀 98份丙烯酸-苯乙烯乳液，6 18份硝酸鋅，4 13份硅 的化合物，18 35g乙二醇，以及3 Ilg非離子表面活性劑的絕緣涂料，由于沒有殘余 磷酸的穩(wěn)定劑，故表現(xiàn)出吸水和粘片性，同時由于采用了硝酸鋅，影響其耐蝕性；美國專利 5955201采用無機硅酸鹽顆粒作為殘余磷酸的穩(wěn)定劑，雖有效地避免了粘片性的問題，但無 機硅酸鹽顆粒與溶液體系不混溶，極易產生沉淀，在攪拌不均時其效果難以體現(xiàn)；PCT專利 申請W02008/016220A1采用氫氧化鈷和氫氧化鍶作為殘余磷酸的穩(wěn)定劑，也可以避免粘片 性問題，但兩者均為無機顆粒，難以混合均勻。總體來說，現(xiàn)有的磷酸鹽絕緣涂層還不能完 全替代含鉻的絕緣涂層。2003年2月13日歐盟委員會和歐洲議會頒布了兩項標準指令，即電子電器設備 廢棄物的指令(WEEE)和電子電器設備中限制使用某些有害物質的指令(ROiB)。指令要求， 2006年7月1日起歐盟市場上銷售的電子電器產品中有害元素的指標必須符合規(guī)定，要限 制的有害物質有鎘、鉛、水銀、六價鉻、多溴聯(lián)苯、聚合溴化聯(lián)苯乙醚等。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的是提供一種環(huán)保型無鉻絕緣涂料，獲得的絕緣涂層表現(xiàn)出良好的耐 蝕性、附著性以及耐熱性，成功實現(xiàn)了鉻化合物的代替，從而實現(xiàn)了生產過程的環(huán)保，這種 無鉻絕緣涂料可用于無取向硅鋼。為達到上述目的，本發(fā)明的技術方案是，一種環(huán)保型無鉻絕緣涂料，其成分為金屬磷酸二氫鹽100質量份；醋酸乙烯酯、丙烯酸、苯乙烯-丙烯酸共聚或酚醛樹脂中的一種或多種10 200質量份；醋酸鋯、硝酸鋯、氯化鋯、氯氧化鋯、正丙醇鋯、正丁醇鋯中的一種或多種1 40質 量份；純水200 5000質量份。進一步，還包括有機溶劑，即乙二醇、或丙三醇，相對于100質量份的金屬磷酸二 氫鹽溶液，有機溶劑的添加量不超過50質量份。所述的金屬磷酸二氫鹽為Al (H2PO4) 3、Mg (H2PO4) 2、Ca (H2PO4) 2 和 Zn (H2PO4) 2。所述的Al (H2PO4) 3，其可通過的摩爾比為0. 14 0. 20的Al2O3和H3PO4混合獲得， 也可以通過摩爾比為0. 28 0. 40的Al (OH) 3與H3PO4混合獲得。所述的對于Mg (H2PO4) 2，Ca (H2PO4) 2和Si (H2PO4) 2，其可以通過摩爾比為0. 40 0. 6 的金屬氧化物或氫氧化物和H3PO4混合獲得。本發(fā)明無鉻絕緣涂料涂敷方法，將上述無鉻絕緣涂料涂敷無取向硅鋼的表面，涂 敷量控制為0. 6 6g/m2，涂覆后烘烤，烘烤溫度為200 550°C。在本發(fā)明無鉻絕緣涂料中，金屬磷酸二氫鹽金屬磷酸二氫鹽可以提高絕緣涂層的耐熱性和耐蝕性，優(yōu)選的金屬磷酸二氫鹽有 Al (H2PO4) 3、Mg(H2PO4)2、Ca(H2PO4)2和Si(H2PO4)2等。在制備本發(fā)明涂料的過程中，這些金屬 磷酸二氫鹽可以是商品化的成品，也可以通過金屬氫氧化物或氧化物與磷酸混合的方式獲 得，例如對于Al (H2PO4) 3，其可以通過的摩爾比為0. 14 0. 20的Al2O3和H3PO4混合獲得，也 可以通過摩爾比為0. 28 0. 40的Al (OH) 3與H3PO4混合獲得，對于Mg (H2PO4) 2，Ca (H2PO4) 2 和Si(H2PO4)2等二價金屬，其可以通過摩爾比為0. 40 0. 6的金屬氧化物或氫氧化物和 H3P04混合獲得。金屬氧化物或氫氧化物與磷酸的比值低于下限，則涂料中殘余磷酸過多， 導致絕緣涂層粘片性惡化而不能使用；高于上限則造成涂料不穩(wěn)定。金屬磷酸二氫鹽可以 單獨使用，也可以混合使用。醋酸乙烯酯、丙烯酸、苯乙烯-丙烯酸共聚或酚醛樹脂樹脂在涂料中用以提高絕緣涂層的附著性和韌性，防止涂層與基板之間發(fā)生剝離 的現(xiàn)象。常用的這類樹脂為聚醋酸乙烯酯、聚丙烯酸酯、苯乙烯-丙烯酸共聚樹脂和酚醛樹 脂中的一種或多種。相對于100質量份的金屬磷酸二氫鹽，樹脂的添加量為10 200質 量份。樹脂含量太少，則涂層表面變得過于粗糙、且涂層容易剝落和粉化，涂層的附著性難 以得到保證，而含量太多，則會降低絕緣涂層的耐熱性和焊接性。在制備本發(fā)明涂料的過程 中，這些樹脂也可以商品化的樹脂乳液形式提供。醋酸鋯、硝酸鋯、氯氧化鋯、正丙醇鋯、正丁醇鋯本發(fā)明將醋酸鋯、硝酸鋯、氯氧化鋯、正丙醇鋯、正丁醇鋯引入到絕緣涂料中，使之 在涂層燒結過程中與磷酸根發(fā)生反應，形成穩(wěn)定不易吸水的磷酸鋯，從而起到禁錮殘余磷 酸根的目的，達到消除涂層吸濕發(fā)粘的問題。相對于100質量份的金屬磷酸二氫鹽溶液，鋯 的化合物的添加量為1 40質量份，如果低于1份，則涂層吸濕發(fā)粘的問題沒有改善，但高 于40份，則會導致涂層附著性顯著下降。有機溶劑有機溶劑在本發(fā)明中屬于可選的成分，其可以提高涂層的均勻性，以適應高速涂敷的無取向涂層生產線。優(yōu)選的有機溶劑為乙二醇、丙三醇。相對于100質量份的金屬磷 酸二氫鹽溶液，有機溶劑的添加量應不超過50質量份，否則容易造成涂層的耐蝕性、焊接 性下降。純水添加一定量的純水，才能獲得穩(wěn)定的涂覆性優(yōu)良的涂液。本發(fā)明的涂料中還包括 200 5000質量份的水，如果水的質量份低于200，則涂料濃度過大，穩(wěn)定性差，容易形成沉 淀，難以涂敷，如果超過5000，則涂料濃度過低，難以形成均勻涂膜。本發(fā)明的無鉻絕緣涂料可通過混合上述成分獲得，混合可在帶有攪拌裝置的反應 釜中進行。本發(fā)明的無鉻絕緣涂料加入涂層機供料系統(tǒng)就可進行涂覆，涂敷量控制為0. 6 6g/m2，低于0. 6g/m2，涂層的絕緣性、耐腐蝕性等難以達到，高于6g/m2則涂層的附著性難以 保證。涂覆后的烘烤溫度為200 550°C，溫度太低則殘余磷酸過多，溫度太高則導致樹脂 分解，涂層過燒。本發(fā)明的有益效果通過本發(fā)明的實施，可以獲得性能優(yōu)異的無鉻絕緣涂層無取向硅鋼產品，從而更 加容易實現(xiàn)對含鉻涂層的替代，滿足歐盟等國家對硅鋼產品過程環(huán)保的要求。
具體實施例方式實施例1由磷酸二氫鋁、乙二醇、丙烯酸-苯乙烯共聚樹脂、醋酸鋯、乙二醇和水組成的 無取向硅鋼無鉻絕緣涂料配方見表1。該配方涂料在室溫下采用磁力攪拌裝置低速攪拌 30min后，采用輥涂機涂敷于厚0. 5mm無取向硅鋼板的表面，保持涂敷量為1. 8g/m2，采用明 火烘烤爐，在200 50(TC板溫條件下烘烤成膜。按照以下條件測試膜性能，涂層性能結果 如表2所示。焊接性測試條件惰性氣體鎢機保護焊(TIG)，電流值120A，電極材料Th_W，氬氣 流量 6L/min，壓力 50kg/cm2。耐蝕性測試JISZ2371 (鹽霧試驗方法，Methods of Salt Spray Testing)；層間電阻測試JIS C2550(磁鋼薄板和鋼帶的試驗方法，"Test Methods for Magnetic Steel and Strip)；沖片性測試毛刺高度> 50 μ m時的沖片次數(shù)；附著性測試GB 2522-88(電工鋼片(帶)層間電阻、涂層附著性、疊裝系數(shù)測試 方法)。表1單位質量份
權利要求
1.一種環(huán)保型無鉻絕緣涂料，其成分為金屬磷酸二氫鹽100質量份；醋酸乙烯酯、丙烯酸、苯乙烯-丙烯酸共聚或酚醛樹脂中的一種或多種10 200質量份；醋酸鋯、硝酸鋯、氯化鋯、氯氧化鋯、正丙醇鋯、正丁醇鋯中的一種或多種1 40質量 份；純水200 5000質量份。
2.如權利要求1所述的環(huán)保型無鉻絕緣涂料，其特征是，還包括有機溶劑，即乙二醇、 或丙三醇，相對于100質量份的金屬磷酸二氫鹽溶液，有機溶劑的添加量不超過50質量份。
3.如權利要求1所述的無鉻絕緣涂料，其特征是，所述的金屬磷酸二氫鹽為 Al (H2PO4) 3、Mg (H2PO4)2, Ca (H2PO4) 2 和 Zn 2P04) 2。
4.如權利要求3所述的環(huán)保型無鉻絕緣涂料，其特征是，所述的Al(H2PO4)3，其可通過 的摩爾比為0. 14 0. 20的Al2O3和H3PO4混合獲得，也可以通過摩爾比為0. 28 0. 40的 Al (OH)3與H3PO4混合獲得。
5.如權利要求3所述的環(huán)保型無鉻絕緣涂料，其特征是，所述的對于Mg(H2PO4)2， Ca (H2PO4) 2和Si (H2PO4) 2，其可以通過摩爾比為0. 40 0. 6的金屬氧化物或氫氧化物和H3PO4 混合獲得。
全文摘要
一種環(huán)保型無鉻絕緣涂料，其成分為金屬磷酸二氫鹽100質量份；醋酸乙烯酯、丙烯酸、苯乙烯-丙烯酸共聚或酚醛樹脂中的一種或多種10～200質量份；醋酸鋯、硝酸鋯、氯化鋯、氯氧化鋯、正丙醇鋯、正丁醇鋯中的一種或多種1～40質量份；純水200～5000質量份。本發(fā)明涂料獲得的絕緣涂層表現(xiàn)出良好的耐蝕性、附著性以及耐熱性，成功實現(xiàn)了鉻化合物的代替，從而實現(xiàn)了生產過程的環(huán)保，這種無鉻絕緣涂料可用于無取向硅鋼。
文檔編號C09D5/08GK102079923SQ20091019939
公開日2011年6月1日 申請日期2009年11月26日 優(yōu)先權日2009年11月26日
發(fā)明者劉寶軍, 吉亞明, 張仁彪, 許云鵬, 鄒忠魁, 金冰忠, 陳卓雷, 陳曉, 黃昌國, 黃杰 申請人:寶山鋼鐵股份有限公司